JPH0587792B2 - - Google Patents

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JPH0587792B2
JPH0587792B2 JP59034983A JP3498384A JPH0587792B2 JP H0587792 B2 JPH0587792 B2 JP H0587792B2 JP 59034983 A JP59034983 A JP 59034983A JP 3498384 A JP3498384 A JP 3498384A JP H0587792 B2 JPH0587792 B2 JP H0587792B2
Authority
JP
Japan
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sensor
distance
detection
motor
signal
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59034983A
Other languages
English (en)
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JPS60178374A (ja
Inventor
Eiji Nakano
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
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Publication of JPH0587792B2 publication Critical patent/JPH0587792B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/66Sonar tracking systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、非接触センサを用いて対象物の位
置、大きさ、移動ベクトル等を検出するようにし
た物体検出装置に関するものである。
[従来の技術] 例えば、移動体において非接触で障害物等を自
動検出する場合、超音波等を利用した距離検出装
置の必要数を固定的に配列設置することによつて
前方を監視させるのが一般的であるが、この場合
に障害物等の位置や大きさを正確に把握すること
は困難であり、特にそれらが回避を必要とする程
度の障害物であるか否かを認識することは非常に
困難である。また、例えば特公昭38−4940号公報
に開示されているような船舶等の追尾ソナーにお
いては、受波装置を常に音波が到来する目標方向
に自動的に追尾させるようにしているが、このよ
うな装置においても、目標物の位置と同時に、大
きさ、移動ベクトルを簡易に計測することはでき
ない。
一方、視覚センサによつて障害物の検出を行う
場合には、装置が高価となつて実用性に欠けると
いう問題がある。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、超音波または赤外線によつて対象物
までの距離を計測する距離計測装置を用い、それ
によつて検出領域を走査するにあたり、対象物が
検出された場合と検出されない場合においてそれ
ぞれに適した別異のモードで走査し、而して、小
計、簡単且つ安価な装置によつて、比較的精度の
よい障害物等の位置、大きさ、移動ベクトルの検
出を行うことができ、また視覚センサに比べて安
価、簡単、高速処理が可能で、実用性にすぐれた
物体検出装置を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] かかる課題を解決するための本発明の物体検出
装置は、超音波または赤外線によつて対象物まで
の距離を非接触で計測するセンサをもつた距離計
測装置、上記センサを対象物の検出領域の走査の
ために回転させるモータ、上記モータの回転駆動
を制御するモータ駆動回路、制御装置からの制御
信号によつて対象物の検出領域に対応した一定範
囲でセンサを往復駆動する監視モードの走査角度
信号を上記モータ駆動回路に出力するセンサ走査
装置、対象物の存在が確認されたときに、上記セ
ンサが対象物の近辺を重点的に走査するように追
尾モードの走査角度信号をモータ駆動回路に出力
する対象物追従装置、上記距離計測装置から送ら
れる対象物までの距離の信号によつてその接近を
検知する対象物存在発見装置、上記対象物存在発
見装置からの信号を得たとき、対象物までの距離
及び対象物検出の角度範囲のデータから、対象物
の位置及び大きさを検出する対象物位置寸法検出
装置、対象物までの距離及び対象物検出の角度範
囲の時間的変化から対象物の移動方向と速度を計
算する対象物移動ベクトル計算装置、並びに、対
象物が発見されたときにその対象物の位置、大き
さ、移動方向、速度についての信号が入力され
て、上述した各装置の動作を制御する前記制御装
置を備えたことを特徴とするものである。
[作用] 上記物体検出装置において、障害物等が存在し
ない通常の状態では、制御装置からセンサ走査装
置に制御信号が送られ、この制御信号によりモー
タ駆動回路が前方監視モードで動作せしめられ、
モータによつてセンサが一定範囲内で往復回転す
ることになる。また、対象物存在発見装置によつ
て障害物の存在が検出されたときは、制御装置か
らの制御信号が対象物追従装置に送られ、この対
象物追従装置によつてモータがセンサを対象物に
追尾させるように駆動され、その対象物の近辺を
重点的に走査して、対象物位置寸法検出装置によ
りその対象物の位置、大きさ等が認識され、さら
に対象物移動ベクトル計算装置により対象物の移
動方向と速度を計算し、即ち移動ベクトルが求め
られる。
[発明の効果] このような構成を有する本発明の物体検出装置
は、上述した移動体おける障害物等の自動検出に
有効であるばかりでなく、他の一般的な物体検
出、例えばコンベヤによる物品搬送状態の監視、
家屋等のまわりにおける防犯のための監視等にも
利用することができ、いずれの場合においても小
形、簡単且つ安価な装置によつて効果的な物体の
位置、大きさ、移動ベクトルの検出を行うことが
できる。
[実施例] 第1図は、本発明に係る物体検出装置の構成を
示すもので、この物体検出装置は、ここでは主と
して自動走行を行う移動体の前方監視に用いる場
合について説明するが、一般的に各種物体検出に
利用することができ、移動体において用いる場合
にも、各種移動体、例えば移動搬送装置、移動ロ
ボツト、車椅子、フオークリフト、自動車等にお
ける前、後、あるいは側方に設置し、障害物検出
または移動体の側方状況確認等に用いることがで
きる。
上記物体検出装置は、距離計測装置を構成する
非接触センサとして超音波送受波器1を備えてい
るが、この超音波送受波器1に代えて、赤外線の
投受装置を用いることもできる。
一般に、超音波送受波器は30°前後の指向性を
もつが、5〜10°程度に指向性を高めたものも実
用に供されているため、このような高指向性の送
受波器をセンサとして用いることにより、以下に
説明するような障害物その他の被検出対象物の存
在の検知を比較的正確に行うことができる。
上記超音波送受波器1と共に距離計測装置を構
成する距離検出装置11は、第2図に例示するよ
うな構成とすることができる。同図にいて、セン
サを構成する超音波送受波器1は、クロツク発生
回路21からのクロツクに基づいて駆動信号調整
回路22から一定時間間隔で出力される駆動信号
により、駆動回路23を介して駆動され、対象物
10に対して送信パルス波を出力し、また対象物
10からの反射波を受波して、それを信号処理回
路24に受波信号として送るものであり、計算装
置25において、上記駆動信号調整回路22から
の同期信号及び信号処理回路24からの受波時刻
信号に基づき、対象物10で反射した超音波の往
復時間の計算及びその時間からの距離換算を行う
ようにしている。
なお、上記距離検出装置11としては、一般に
知られている距離計測のための各種検出装置を利
用することができる。
一方、上記超音波送受波器1は、障害物等の検
出領域を走査するため、減速機3を介してモータ
2に連結し、またその回転軸4を歯車列5等を介
して角度検出用のポテンシヨメータ6に接続して
いる。モータ2としては、小形のサーボモータ、
パルスモータ等を用いることができ、このモータ
2における送受波器1の回転角度をポテンシヨメ
ータ6で検出してサーボアンプを主体とするモー
タ駆動回路12にフイードバツクすることによ
り、上記モータ2の回転駆動が制御される。
センサ走査装置13は、上記ポテンシヨメータ
6から送受波器1の回転角度の信号がフイードバ
ツクされ、制御装置14からの制御信号によつて
監視モードにおける必要な送受波器1の揺動即ち
モータ2を対象物の検出領域に対応した一定範囲
で往復駆動するための走査角度信号をモータ駆動
回路12に出力するもので、例えばこの障害物等
物体検出装置を移動体の前方監視のために用いる
場合、モータ駆動回路12に、移動体の走行方向
を一様に走査する通常の前方監視モードの走査角
度信号が出力される。
また、対象物追従装置15は、ポテンシヨメー
タ6から送受波器1の回転角度の信号がフイード
バツクされ、さらに前記距離検出装置11から対
象物までの距離の信号を受取り、制御装置14あ
るいは対象物移動ベクトル計算装置16からの制
御信号によつて、対象物の存在が確認されたとき
に、送受波器1が対象物を追尾しながらその近辺
を重点的に走査するように、モータ駆動回路12
に対して追尾モードの走査角度信号を出力するも
のである。
上記距離検出装置11に接続した対象物存在発
見装置17は、距離検出装置11から送られる障
害物までの距離の信号を常時監視し、その距離の
信号が一定値以下になつたとき、あるいはその距
離の急変、特に急速減小を検出し、それによつて
障害物の接近を検知する機能を有するものであ
る。
また、対象物位置寸法検出装置18は、上記対
象物存在発見装置17からの発見信号を得たと
き、距離検出装置11の出力から得られる障害物
までの距離及び上記距離検出装置11とポテンシ
ヨメータ6の出力から得られる障害物検出の角度
範囲のデータによつて、対象物の概略の位置や大
きさを検出するものである。
即ち、第3図に示すように、移動体30上に設
置した距離計測装置における指向角αラジアンの
センサ31により対象物32が存在する検出領域
を走査し、センサ31がθ1−θ2(ラジアン)の角
度範囲において対象物32を検出したとき、対象
物の概略的な位置(θ,l)及び寸法(巾)Dは
次のようにして求められる。但し、lは距離計測
装置により計測される対象物32までの距離、β
は対象物32が見える角度範囲(ラジアン)、θ
は対象物32の中央部分の角度(ラジアン)であ
る。
D≒l×β β=θ1−θ2−α θ=(θ1+θ2+α)/2 上記対象物位置寸法検出装置18に接続された
前記対象物移動ベクトル計算装置16は、上記位
置寸法検出装置18から出力される障害物までの
距離及び障害物検出の角度範囲の時間的変化を知
ることにより、絶対座標または相対座標における
障害物の移動方向と速度を計算し、それを制御装
置14及び対象物追従装置15に出力するもので
ある。
また、上記制御装置14は、対象物存在発見装
置17や対象物位置寸法検出装置18、対象物移
動べクトル計算装置16等の出力である障害物の
発見信号、その障害物発見時における障害物の位
置、大きさ、移動方向、速度についての信号が入
力され、それらに基づいてセンサ走査装置13や
対象物追従装置15のほか、上述した各装置の動
作を制御するものである。
このような構成を有する物体検出装置において
は、障害物等が存在しない通常の状態では、制御
装置14からセンサ走査装置13に制御信号が送
られ、この制御信号によりモータ駆動回路12が
前方監視モードで動作せしめられ、モータ2によ
つて超音波送受波器1が一定範囲内で往復回転す
ることになる。また、対象物存在発見装置17に
よつて障害物の存在が検出されたときは、制御装
置14からの制御信号が対象物追従装置15に送
られ、この対象物追従装置によつてモータ2が送
受波器1を対象物に追尾させるように駆動され、
その対象物の近辺を重点的に走査して、対象物位
置寸法検出装置18によりその対象物の位置、大
きさ等が認識され、さらに対象物移動ベクトル計
算装置16により対象物の移動方向と速度を計算
し、即ち移動ベクトルが求められる。
以上に説明した実施例においては、超音波送受
波器1を水平面内のみにおいて往復揺動させるよ
うにしているが、同様な機構によつて垂直面内に
おいても揺動させることができ、それによつて障
害物等の高さ方向の大きさ、分布をも検出するこ
とができる。
また、上記距離計測装置に接続して対象物につ
いての各種検出を行うと同時にその距離計測装置
を制御する各装置は、小形のコンピユータにより
それらと同等の機能を有するものとして構成する
こともできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る物体検出装置の構成図、
第2図は距離計測装置のブロツク構成図、第3図
は移動体における対象物検出領域の走査の態様に
ついての説明図である。 1……超音波送受波器、2……モータ、11…
…距離検出装置、12……モータ駆動回路、13
……センサ走査装置、14……制御装置、15…
…対象物追従装置、16……対象物移動べクトル
計算装置、17……対象物存在発見装置、18…
…対象物位置寸法検出装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 超音波または赤外線によつて対象物までの距
    離を非接触で計測するセンサをもつた距離計測装
    置、上記センサを対象物の検出領域の走査のため
    に回転させるモータ、上記モータの回転駆動を制
    御するモータ駆動回路、制御装置からの制御信号
    によつて対象物の検出領域に対応した一定範囲で
    センサを往復駆動する監視モードの走査角度信号
    を上記モータ駆動回路に出力するセンサ走査装
    置、対象物の存在が確認されたときに、上記セン
    サが対象物の近辺を重点的に走査するように追尾
    モードの走査角度信号をモータ駆動回路に出力す
    る対象物追従装置、上記距離計測装置から送られ
    る対象物までの距離の信号によつてその接近を検
    知する対象物存在発見装置、上記対象物存在発見
    装置からの信号を得たとき、対象物までの距離及
    び対象物検出の角度範囲のデータから、対象物の
    位置及び大きさを検出する対象物位置寸法検出装
    置、対象物までの距離及び対象物検出の角度範囲
    の時間的変化から対象物の移動方向と速度を計算
    する対象物移動ベクトル計算装置、並びに、対象
    物が発見されたときにその対象物の位置、大き
    さ、移動方向、速度についての信号が入力され
    て、上述した各装置の動作を制御する前記制御装
    置、を備えたことを特徴とする物体検出装置。
JP59034983A 1984-02-25 1984-02-25 物体検出装置 Granted JPS60178374A (ja)

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JP59034983A JPS60178374A (ja) 1984-02-25 1984-02-25 物体検出装置

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JP59034983A JPS60178374A (ja) 1984-02-25 1984-02-25 物体検出装置

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JPS60178374A JPS60178374A (ja) 1985-09-12
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ID=12429379

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0323586Y2 (ja) * 1986-05-29 1991-05-22
JPS6319579A (ja) * 1986-07-14 1988-01-27 Furuno Electric Co Ltd ソナ−の走査方向ロック装置
JPH0727028B2 (ja) * 1988-05-25 1995-03-29 ダイキン工業株式会社 人体位置検知装置
JPH0727027B2 (ja) * 1988-05-25 1995-03-29 ダイキン工業株式会社 人体位置検知装置および該装置を備えた空気調和装置

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JPS60178374A (ja) 1985-09-12

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